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CMOS相机与CCD相机的区别

  CMOS相机与CCD相机是数码相机的两种类别,分别使用CMOS与CCD传感器,两者都是利用感光二极管进行光电转换,将图像转换为数字数据,而其主要差异是数字数据传送的方式不同。

CMOS相机与CCD相机成像过程

  CMOS相机与CCD相机光电转换的原理相同,他们主要的差别在于信号的读出过程不同;由于CCD仅有一个(或少数几个)输出节点统一读出,其信号输出的一致性非常好;而CMOS芯片中,每个像素都有各自的信号放大器,各自进行电荷-电压的转换,其信号输出的一致性较差。

  CCD相机为了读出整幅图像信号,要求输出放大器的信号带宽较宽,而在CMOS芯片中,每个像元中的放大器的带宽要求较低,大大降低了芯片的功耗,这就是CMOS相机功耗比CCD要低的主要原因。尽管降低了功耗,但是数以百万的放大器的不一致性却带来了更高的固定噪声,这又是CMOS相机相对CCD相机的固有劣势。

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KL400光学制冷背照式sCMOS相机(点击图片查看更多产品详情)

CMOS相机与CCD相机集成性

  从制造工艺的角度看,CCD相机中电路和器件是集成在半导体单晶材料商,工艺较复杂,世界上只有少数几家厂商能够生产CCD晶元。CCD相机仅能输出模拟电信号,需要后续的地址译码器、模拟转换器、图像信号处理器处理,并且还需要提供三组不同电压的电源同步时钟控制电路,集成度非常低。

  CMOS是集成在被称作金属氧化物的版单体材料上,这种工艺与生产数以万计的计算机芯片和存储设备等半导体集成电路的工艺相同,因此声场CMOS的成本相对CCD低很多。同时CMOS芯片能将图像信号放大器、信号读取电路、A/D转换电路、图像信号处理器及控制器等集成到一块芯片上,只需一块芯片就可以实现相机的所有基本功能,集成度很高,芯片级相机概念就是从这产生的。

CMOS相机与CCD相机的速度

  在速度上CCD采用逐个光敏输出,只能按照规定的程序输出,速度较慢。CMOS相机有多个电荷-电压转换器和行列开关控制,读出速度快很多,目前大部分500fps以上的高速相机都是CMOS相机。此外CMOS相机的地址选通开关可以随机采样,实现子窗口输出,在仅输出子窗口图像时可以获得更高的速度。

CMOS相机与CCD相机的噪声

  由于CCD相机技术发展较早,比较成熟,采用PN结或二氧化硅(SiO2)隔离层隔离噪声,成像质量相对CMOS相机有一定优势。由于CMOS相机图像传感器集成度高,各元件、电路之间距离很近,干扰比较严重,噪声对图像质量影响很大。近年,随着CMOS相机电路消噪技术的不断发展,为生产高密度优质的CMOS相机图像传感器提供了良好的条件。

CMOS相机与CCD相机的成像原理

  CMOS相机的成像原理:

  CMOS即互补性金属氧化物半导体,其在微处理器、闪存和特定用途集成电路(ASIC)的半导体技术上占有重要的地位。CMOS和CCD一样都是可用来感受光线变化的半导体。CMOS相机主要是利用硅和锗这两种元素所作成的半导体,通过CMOS上带负电和带正电的晶体管来实现基本的功能的。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。

  CMOS相机结构相对简单,与现有的大规模集成电路生产工艺相同,从而生产成本可以降低。从原理上讲,CMOS的信号是以点为单位的电荷信号,而CCD是以行为单位的电流信号,前者更为敏感,速度也更快,更为省电。

  现在的CMOS相机并不比一般CCD相机差,但目前CMOS相机技术发展还不成熟,这种高质量的CMOS还只应用于专业级别的数码相机上,许多低档入门型的数码相机使用的是廉价低档的CMOS,其成像质量比较差。缺点就是太容易出现噪点,这主要是因为早期的设计使CMOS在处理快速变化的影像时,由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。所以目前如果购买消费级数码相机还是要选择以CCD为影像传感器的。


  CCD相机的成像原理:

  目前市面上大部分相机使用的影像传感器是CCD,即电荷耦合器,是一种特殊的半导体材料。它是由大量独立的光敏元件组成,这些光敏元件通常是按矩阵排列的,通常以百万像素为单位。相机规格中的多少百万像素,指的就是CCD的分辨率,也就是指这台相机的CCD上有多少感光组件。

  光线透过相机镜头照射到CCD上,并被转换成电荷,每个元件上的电荷量取决于它所受到的光照强度。当你按动快门,CCD相机将各个元件的信息传送到A/D上,模拟电信号经过A/D处理后变成数字信号,数字信号以一定格式压缩后存入缓存内,此时一张数码照片就诞生了。CCD通常用在相机、DV和扫描仪上,作为感光的组件。


2005-01-21 浏览次数:4623次
本文来源:https://www.yiqi.com/daogou/detail_2154.html
热门标签: CMOS相机的原理|发展|优势CMOS相机与CCD相机的区别
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